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通过聚合物与无机纳米材料复合,可以实现材料的高性能化。研究发现,不同的聚合物适用不同的制备方法,得到产物的结构和性质也因制备方法而异。因此我们试图寻找简单的、经济的、可以广泛使用的、或者能使材料具有更优异性能的制备方法。本论文以工业和科研中常用的聚苯乙烯为主要研究对象,考察和比较了制备聚合物/蒙脱土复合材料的三种方法,即原位聚合法、溶液插层法和熔融插层法,并对插层机理、材料的结构与性能进行了研究。 利用可控活性自由基聚合方法,可以设计、合成许多功能聚合物,并且可以控制产物的组成与结构。将可控活性自由基聚合引入到层状无机材料的原位聚合中是非常有前景的做法,但是国内外采用的自由基聚合方法都有一定的局限性。由于一般的RAFT试剂难以插入蒙脱土的层间,所以还没有人将RAFT试剂插入到蒙脱土层间,然后进行原位RAFT聚合来制备聚合物/蒙脱土复合材料。 本论文的主要工作如下: 1.本文首次合成了带有多功能基团的RAFT试剂10-酸-10-硫代苄酯-壬基三甲基溴化铵(CDDA),并插层到蒙脱土层间,蒙脱土的层间距增加了1.4纳米,获得了很好的插层效果。 2.首次实现了RAFT方法的蒙脱土层间原位聚合,提出并验证了聚合机理。研究发现,聚合物分子量可控而且分子量分布很窄。通过XRD研究发现,随着聚合反应的进行,蒙脱土层间距不断增大,说明有一个逐渐剥离的过程。本文首次采用沉淀分级的方法,解决了当蒙脱土含量太少时,XRD没有说服力的问题。应用沉淀分级办法制备的TEM样品,显示出具有超分子结构的单独的聚合物刷的图像。聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料具有独特的热稳定性,相对于用同样聚合条件制备的不含蒙脱土的纯聚苯乙烯,产品的热稳定性有所提高,然而沉淀分级样品的热稳定性却因为纳米效应而降低了。 3.首次应用RAFT原位聚合方法使苯乙烯和丙烯腈在蒙脱土层间进行共聚,制备了聚苯乙烯-丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料。复合材料的热稳定性比用同种方法制备的纯聚合物有较大程度提高。溶液中自由的聚合物链与长在蒙脱土片层上的聚合物链具有相似的分子量和分子量分布,表明它们具有相同的链增长基理。蒙脱土片层产生了剥离并且均匀分散在聚合中。因为很多的功能材料可以应用